开题报告范文-设计类

1四川农业大学本科生毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）题目临海化学原料药基地污水处理厂一期工程设计—SBR工艺选题类型应用课题来源自选学院资源环境学院专业环境工程指导教师张小洪职称教授姓名周乐年级2011级学号201165971立题依据改革开放以来,我国经济快速增长,人民生活水平不断提高,但环境的破坏也日益严重，同时环境问题也逐渐得到重视。现在，人们所食用的食品种类越来越多，但食品质量却越来越让人担忧。食品质量、空气质量、水环境质量都与人的健康息息相关。当这些受到污染进而影响人类的健康时，人们就把关注点转移到药品上，希望借助药物可以保证身体的健康。因此，药品行业逐渐发展壮大，并受到国家、业内人士的普遍关注。随着其发展所产生的污染问题也是受到了很大的关注。浙江省化学原料药基地临海区块是由国家计委、国家经贸委批准设立的国家级浙江省化学原料药基地的核心区块，是国内化学原料药和医药中间体产业的唯一集聚区。按照两委规划，基地将于10年内达到500亿元销售规模，将占世界化学原料药和医药中间体市场份额的25-30%。基地按照“高起点、走出去、规模化”和“统一规划、分步实施、滚动开发”的方针，配套提供一体化的公用工程、一体化的服务设施、一体化的物料配送体系，最终将建设成为“规模大、质量高、品种全、成本低”的国际化学原料药生产出口基地，成为国际化学原料药的制造中心，贸易中心、价格形成中心、开发中心和信息中心。现相关部门决定在园区建设一座污水处理厂，园区内工业企业生产废水经适当处理后排入污水处理厂集中处理，实行集中建设、集中治污，逐步实现污染控制由分散治理向集中控制的转变。2设计的基础资料2.1基础数据设计水量为1.25×104m3/d，本污水处理厂的主要进出水水质指标如表1、表2所示。污水进水水质：2表1污水进水水质指标CODCrBOD5NH3－NSSTNTPpH色度单位（mg/L）70035040300504.06～9500倍污水出水水质：表2出水指标指标CODCrBOD5NH3－NSSTPpH色度单位（mg/L）1202525501.06～950倍注：出水执行《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB21904—2008）中的新建企业水污染排放标准。2.2设计依据（1）《中华人民共和国水污染防治法》（2008）（2）《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB21904—2008）；表3《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB21904—2008）（部分）项目COD（mg／L）BOD5（mg／L）SS（mg／L）NH3－N（mg／L）TP（mg／L）色度（倍）PH现有企业2004070402.0506--9新建企业1202550251.0506--9（3）《中华人民共和国环境保护法》当上述标准和文件被修订时，使用其最新版本。（4）污水处理工艺手册（2003）[1]（5）环境工程设计手册（2006）2.3当地的自然环境状况基地临海区块位于国家级历史文化名城临海市境内、台州湾的北岸，规划总面积20平方公里，启动区规划面积3.94平方公里，基地紧靠华东电网发电枢纽之一的台州发电厂，距台州市区10公里，黄岩机场20公里，海门港8公里，并距温州、宁波、杭州机场2-3小时车程，同时基地紧邻104国道、甬台温、上三高速公路，并与建设中的台缙高速公路、3甬台温高速公路复线，规划中的甬台温铁路相连接，具有较明显的区位优势。3方案比选和方案的确定3.1色度去除法的比选3.1.1吸附法吸附法是利用吸附剂特有的物理、化学性质对色度进行吸附去除的一种方法，选取活性炭作为吸附剂[2]。活性炭是最早应用的脱色吸附剂，由于其具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，因而对水中溶解的有机污染物具有很强的吸附能力，能有效脱除废水中的颜色。使用活性炭去除色度的最佳控制条件：(1)活性炭最佳用量为5mg/L；(2)活性炭与污染物最佳接触时间为3.5h；(3)温度选择室温，可以适当增加活性炭量的方法来达到相同的脱色效果。在最佳控制条件下对色度的去除率可达到90.8%。但活性炭价格昂贵，再生困难且损失率高，因此一般只用于浓度较低的废水处理或深度处理，通常进行活性炭处理前，要先经物理法、生物法等处理。3.1.2絮凝沉淀法絮凝沉淀法是利用混凝剂的压缩双电层吸附电中和、吸附架桥、网捕卷扫作用，去除水中胶体悬浮物的化学处理方法。可选用PAFM、聚合硫酸铁、PAC+PAM、FeS04·7H2O、壳聚糖、MgCl2·6H2O等脱色性能较好的混凝剂。影响絮凝效果的因素有：PH、温度、混凝剂投加量、搅拌时间和速度。几种因素必须控制在最佳条件，否则水体中色度的去除率将不能达到预期的值。从表可以得出，PAFM、聚合硫酸铁、壳聚糖、FeS04·7H2O、MgCl2·6H2O的脱色率较高，均能达到90%左右，其中PAFM的脱色率最高。PAFM是一种含有铁、铝、镁等多种金属离子的新型复合混凝剂，PAFM不仅对工业废水具有良好的脱色效果且对COD有一定的去除能力[3]。PAC+PAM相对来说脱色率不高，只有50.6%。4表4各种混凝剂的最佳反应条件及其脱色率混凝剂PH投加量(mg/L)搅拌速度（r/min）搅拌时间min温度℃去除率%PAFM759052595.7聚合硫酸铁812010062591.4PAC+PAM820.58042550.6FeS04·7H2O73012062589.7壳聚糖8312042589.3MgCl2·6H2O11611072594.83.1.3氧化法氧化法脱色是指利用氧化剂的强氧化性，在一定条件下使废水中的发色基团发生断裂或改变其化学结构，从而达到废水脱色的目的。常用的氧化剂有臭氧、液氯、二氧化氯、漂白粉、次氯酸钠等。臭氧脱色成本较高，对于大型污水处理厂不适用。液氯、二氧化氯、漂白粉、次氯酸钠脱色的有效成分均为次氯酸。氧化法的一个严重不足之处是处理费用较高，从而限制了它的广泛使用。3.1.4几种方法的比选表58种脱色剂在最佳反应条件下及性价比对照脱色剂投加量(mg/L)去除率%单价（万元/t）单方水体成本（元/t）是否需要增加构筑物设施性价比PAFM5.095.70.800.0400否2393氯气12.065.30.250.0300否2177PAC+PAM20.550.60.300.0615否823FeS04·7H2O30.089.72．000.6000否150壳聚糖3.089.318.000.5400否165MgCl2·6H2O6.094.82.000.1200否790聚合硫酸铁120.091.43.003.6000否25活性炭5.090.81.500.075是12115注：1.表中的性价比仅用来作为各种脱色剂性能的比，不代表其他任何意义；2.性价比=去除率/单方水量陈本。在8中脱色剂中，PAFM的性价比最高，最佳反应条件下的去除率也最高。氯气虽然性价比也较高，但其脱色能力相对差一些，最高为65．3％。PAC+PAM性价比相对低一些，且去除率较低为50.6%。MgCl2·6HzO、FeS04·7H20、聚合硫酸铁、壳聚糖性价比较低且对反应条件要求太高。活性炭性价比比较高，对色度的去除率也较高，但其吸附时间需3.5h且活性炭分离需专门的过滤装置，对土建设施要求太高。该污水中，进水色度为500倍，出水需达到50倍，去除率至少应为90%。所以采用絮凝沉淀法，选取PAFM为脱色剂较适合。3.2常见污水处理工艺3.2.1改良型氧化沟工艺氧化沟[4]（oxidationditch）又名连续循环曝气池（Continuousloopreactor），是活性污泥法的一种变形，也是延时曝气法的一种特殊形式。最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限[5]。为了取得更好的除磷脱氮的效果[6]，Carrousel2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富6氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。这样，在Carrousel2000系统内，较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷。氧化沟的技术特点：(1)氧化沟具有推流式和完全混合式的特点，可有力地克服短流和提高缓冲能力[7]，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。该系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力；(2)氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺；(3)氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝；(4)氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。3.2.2SBR法[8]SBR是序批式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术[9]。SBR反应器的运行通常包括5个阶段：进水阶段——加入基质；曝气反应阶段——基质降解；沉淀阶段——泥水分离；排水阶段——排上清液；闲置阶段——活性恢复。这5个阶段都在曝气池内完成，从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。通过时间顺序上的控制，SBR工艺具有同时脱氮除磷的功能。进水后进行一定时间的缺氧搅拌，好氧菌利用进水中携带的有机物和溶解氧进行好氧分解，此时水中的溶解氧将迅速降低甚至达到零，这时厌氧发酵菌进行厌氧发酵，反硝化菌进行脱氮；然后池体进入厌氧状态，聚磷菌释放磷；接着进行曝气，硝化菌进行硝化反应，聚磷菌进行磷吸收；经一定反应时间后，停止曝气，进行静置沉淀；当污泥沉淀下来后，滗出上部清水，而后再进入原污水进行下一个周期循环，如此周而复始。SBR工艺的特点[10]：(1)工艺简单、投资少，SBR系统无需二沉池及污泥回流系统，因此工艺流程简单，布置紧凑，占地面积小，节省基建投资；(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工艺废水处理）无需设置调节池；(3)反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；7(4)运行操作灵活，通过适当调节各阶段操作状态可达到脱氮除磷的效果；(5)活性污泥在一个运行周期内，经过不同的运行环境条件，污泥沉降性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；(6)该工艺可通过计算机进行自动控制，易于维护管理；(7)该工艺在时间上呈推流式，具有较好的脱氮除磷效果。3.2.3方案比选